3 Principaux processus de pédogenèse en climat tempéré Brunification Décarbonatation Lessivage Podzolisation Oxydo-réduction.

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1 3 Principaux processus de pédogenèse en climat tempéré Brunification Décarbonatation Lessivage Podzolisation Oxydo-réduction

2 Activité biologique très faible (ni polymérisation, ni biodégradation) Peu d’argile (pas d’adsorption) Peu d’hydroxydes Fe, Al (pas de saturation des chélates) Perméabilité suffisante Climat froid ou Matériau acide Texture légère et/ou µ-agrégation Compétition entre migration et stabilisation Texture légère Matériau pauvre en minéraux altérables riches en Fe, Al PODZOLISATION Conditions

3 Processus Altération forte biogéochimique : acido-complexolyse (attaque des minéraux primaires par des solutions contenant des composés organiques acides et complexants) PODZOLISATION Mauvaise décomposition de la matière organique Migration des constituants organiques solubles, et de complexes organo-minéraux d’aluminium et/ou de fer (chélates) Immobilisation des constituants organiques, de l’aluminium et du fer (précipitation)

4 entre l’horizon supérieur, appauvris en aluminium, en fer, et autres cations, il reste essentiellement du quartz, horizon « cendreux » : horizon E et des horizons plus profonds, d’accumulation de matière organique et d’aluminium (et de fer) horizon BP (podzolique) Horizons de référence Différenciation nette : O A A E BPh CMCM BPs LFHLFH - accumulation de matière organique BPh (h pour humus) - accumulation d’Al et de Fe BPs (s pour sesquioxydes)

5 Coutances Podzosol Oh (MOR) E BPh (MO) BPs (Fe, Al) C Québec (LM Bresson) Migration de chélates MO-Fe, Al

6 A E M PODZOSOLS (RP, 1995) O / A / E / BP / C ou M E (horizon éluvial) Horizons de référence BP (horizon B podzolique) P ODZOSOL sur sable de Fontainebleau O BPh BPs

7 200 µm BPh

8 Brunification Matériaux non calcaires (ou décarbonatation préalable) Matériaux bien drainés, acidité modérée Altération peu intense des minéraux primaires (acidolyse modérée) - libération d’oxydes de fer - argilisation (argiles de transformation, faible néogénèse : argiles de type 2/1 : vermiculite, smectite) Conditions Bonne activité biologique (notamment microbiologique) Processus Association des argiles et des oxydes de fer : structuration Formation de complexes «argilo-humique»

9 Brunification Horizons de référence Horizon A biomacrostructuré (complexes stables : argiles-humus-fer) Horizon structural (S) : structure pédique nette, macro-porosité fissurale et biologique, non calcaires (pH entre 5 et 6,5 sous forêt, < 7,6 sous cultures) taux de saturation variable en fonction du matériau d’origine BRUNISOLS (RP, 1995) A / S / C ou M ou R Solum de référence (pas d’horizon E ou B)

10 Décarbonatation Matériaux calcaires Conditions Bonne activité biologique (CO 2 ) Processus Dissolution du carbonate de calcium primaire (eau chargée en CO 2 ) Climat humide (Précipitation de carbonate de calcium secondaire) CaC0 3 + CO 2 + H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 Bicarbonate de calcium soluble Carbonate de calcium insoluble Altération lente : argiles hérités

11 Horizons de référence Horizon A carbonaté (calcaire)* (Aca) biomacrostructuré (complexes très stables : matière organique et éléments minéraux) => minéralisation ralentie, d’où un fort taux de MO Horizon structural carbonaté (calcaire)* (Sca) : structure pédique nette (polyédrique ou prismatique), complexe adsorbant saturé (S/T>95%) principalement par du Ca ++ Décarbonatation Présence fréquente d’éléments grossiers calcaires (selon la roche) (Horizon carbonaté* mais plus pauvre en carbonate que le matériau d’origine, il s’agit bien du processus de décarbonation même si l’horizon reste carbonaté)

12 Aca / C ou M ou R Décarbonatation RENDOSOL (RP, 1995) (pas d’horizon intermédiaire) R ENDOSOL sur calcaire altéré R ENDOSOL sur craie LM Bresson 20 cm R ENDOSOL sur calcaire dur

13 Aca /Sca/ C ou M ou R CALCOSOL (RP, 1995) Aci / Sca / C ou M ou R Aca Sca Mca Sca est obligatoire C ALCOSOL sur calcaire tendre

14 LA1ca LA2ca C1ca Craie gélifracté Poches de cryoturbation C2 C3 Mcr C4 Représentation schématique d’un Rendosol sur craie à poches de cryoturbation (d’après Ballif et al., 1995) Précipitation de calcite = > encroûtement calcaire discontinu) (Durand, 1979) CaCO 3 : 75 à 80 % CaCO 3 : 95 à 99 % (craie blanche du Sénonien) Décarbonatation

15 LESSIVAGE Matériaux filtrants (mais sans excès), meubles, profonds Sols non calcaires, ni calciques Conditions Processus Illuviation d’argile : - dispersion des argiles - transport en suspension, - dépôt : accumulation Climat humide (le fer reste associé à l’argile) processus d’érosion/sédimentation à l’échelle de la porosité du sol (désaturation en Ca ++ ),

16 entre les horizons supérieurs, appauvris en argile et en fer, moins bien structurés, moins colorés horizons Eluviaux (E) et des horizons plus profonds, enrichis en argile et en fer, à structure bien développée (polyédrique ou prismatique), plus colorés horizons Illuviaux (BT) Horizons de référence Différenciation nette : LESSIVAGE

17 A E BT M LUVISOL LUVISOLS (RP, 1995) A / E / BT / C ou M ou R BT (horizon B argilluvial) E (horizon éluvial) Horizons de référence

18 L UVISOL de loess (INAPG Grignon) LM Bresson A E BT M A E M Différenciation nette argile et fer argile fer (Loess : 16 % CaC0 3 )

19 Traits pédologiques LESSIVAGE Revêtement argileux pore Agrégat revêtements argileux à la surface des agrégats et/ou dans la porosité biologique Pore Au microscope : empilement de petits lits de texture variable, argileuse à limoneuse (Fédoroff, 1977)

20 50 mm Horizon illuvial (dépôts d’argile sur les pores)

21 5 mm

22 1 mm

23 Revêtements argileux 200 µm1 mm200 µm Erosion / Sédimentation

24 Excès d’eau dans le sol => OXYDO-REDUCTION Origines de l’excès d’eau (d’après LM BRESSON, 1997) Nappe perchée temporaire REDOXISOL Nappe alluviale permanente REDUCTISOL Nappe profonde Hz BT Substrat argileux Formation géologique Sources OXYDO-REDUCTION Conditions

25 OXYDO-REDUCTION Processus Renouvellement très lent de l’oxygène consommé par les microorganismes Baisse du potentiel d’oxydo-réduction Réduction du fer ferrique en fer ferreux Mobilisation du fer ferreux (soluble) (évacuation si écoulement de l’eau) Lorsque l’engorgement disparaît Engorgement du sol Le fer ferreux de réoxyde et précipite à l’état ferrique (taches rouilles) Redistribution du fer engorgements temporaires par l’eau = alternance de réduction et d’oxydation

26 Traits pédologiques « Traces d’hydromorphie » Concrétions ferromanganiques Traces de redistribution du fer (et du manganèse)

27 OXYDO-REDUCTION R EDOXISOLS Présence d’une nappe temporaire Taches rouilles (et/ou concrétions noires) (reprécipitations = accumulation de fer (et Mn) Zones décolorées = appauvries en fer

28 En rouille, zone enrichie en fer En gris clair, zone appauvrie en fer 10 mm Taches (concrétions ?)Gainages rouilles 10 mm

29 Exemple : Séquence évolutive des sols de limons éoliens en climat tempérée (LM BRESSON, 1997) RENDOSOL BRUNISOL LUVISOL LUVISOL-REDOXISOL dégradé AcaA AA M M M M S E BT BTg Eg Décarbonatation Brunification Illuviation d’argile Hydromorphie (alternances Red/Ox)

30 A C E BT 1 BT /C BT 2 LUVISOL EROSION C BT 1 BT /C BT 2 LUVISOL tronqué Erosion des Luvisols

31 Fonctionnement biologique Sous forêt, accumulation de matière organique en surface = activité biologique faible

32 Conclusion

33 Observations et descriptions des sols sur le terrain : - appréhender l’organisation des sols dans le paysage - connaître leurs modalités de formation - comprendre leur fonctionnement (hydrologique, biologique, …) - évaluer les potentialités et les contraintes des différents sols - diagnostiquer les conséquences environnementales de leur utilisation - proposer les modalités de gestion et de valorisation les plus adaptées - définir les investigations complémentaires à réaliser pour aller plus loin (analyses au laboratoire, mesures in situ, …)

34 Pour gestion et utilisation par l’Homme Nécessité de connaître les sols (origine, caractéristiques, organisation dans l’espace…) et comprendre leur fonctionnement Utilisation agronomique ou forestière - production durable (quantité et qualité) Sol évolué (développé) Respect de la qualité des eaux souterraines Respect de la qualité des eaux de surface Respect de la qualité de l’air Respect de la qualité du sol (structure, physico-chimie, vie, …)